Kiderült, hogy a légköri oxigén jelenléte az úszóhártyák eltűnését válthatja ki a kétéltűeknél

A Developmental Cell folyóiratban közzétett tanulmány megállapította, hogy amikor egyes állatfajok észlelik a légköri oxigén jelenlétét, ...

A Developmental Cell folyóiratban közzétett tanulmány megállapította, hogy amikor egyes állatfajok észlelik a légköri oxigén jelenlétét, az úszóhártyáik szabad ujjakká alakulhatnak. Ez különösen igaz a kétéltűek és a magzatburkosok embrionális fejlődésében, amely magában foglalja a madarakat, hüllőket és az olyan emlősöket is, amelyek mindegyike alkalmas arra, hogy úszóhártyája vagy szabad ujjai legyenek.

A kétéltűek, mint a békák és a varangyok esetében másféle módon alakulnak ki a szabad ujjak, mint más állatfajoknál. Esetükben ujjak képződnek hártyák nélkül különféle növekedési minták eredményeként. Másrészt a magzatburkos állatok esetében, amelyek tojásaikat szárazföldön rakják le, vagy megtartják a megtermékenyített petesejtet az anyaméhben, egy ujjak közötti sejthalálnak nevezett folyamat megy végbe.

Ez azt jelenti, hogy az állati magzatnál kialakulnak az úszóhártyák, de az ujjak közötti sejtek a fejlődés során elhalnak. Ez a mechanizmus hozzájárul a végtag formák nagyobb változatosságához.

Mikiko Tanaka, a tanulmány egyik vezető írója és a Tokiói Technológiai Intézet élettudományi és technológiai iskolájának docense szerint a szabad ujjak kialakulása az ujjak közötti sejthalál révén a reaktív oxigénfajták (ROS) előállításától függ.

A ROS egy olyan típusú kémiai anyag, amely oxigént tartalmaz, például szabad gyököket. Úgy vélik továbbá, hogy a reaktív oxigénfajták csak akkor fordulnak elő, ha bizonyos állatfajok embriói az embrionális fejlődés során elegendő oxigénszintnek vannak kitéve.

Tanaka és csapata, amely japán és amerikai kutatókból áll, úgy véli, hogy mivel a magas oxigénszint a kétéltűekben, például a békákban sejthalált okozhat, az ujjak közötti sejthalált kiváltó mechanizmus mind a kétéltűek, mind a magzatburkosok körében gyakori lehet. (1)

"A kétéltűek esetében azonban nem történik sejthalál az ujjak közötti régiók kialakulásakor," - mondta Tanaka. "Az ujjak és a közöttük lévő régiók növekedési ütemének különbsége határozza meg végleges arányukat. Úgy gondoljuk, hogy az ujjak közötti sejthalál a kétéltűekben csak a magas oxigénszint melléktermékeként jelentkezett, ez az evolúciós folyamat első lépése. Ez az új lépés végül beépült a végtag fejlődésébe, és elengedhetetlenné vált a modern magzatburkosok végtagjainak kialakulása során."

A kutatás során Tanaka és csapata különféle állatfajok embrióit vizsgálta, miközben különböző laboratóriumi körülmények között fejlődtek ki. Például a csirkék, amelyek magzatburkosok, és amelyek esetében ujjak közötti sejthalál következik be, megdöbbentően kevesebb sejtet tartalmaztak, amelyek elpusztultak, amikor az oxigénszintet megváltoztatták.

Összehasonlításképpen az afrikai karmosbéka, amelynél tipikusan nem fordul elő ujjak közötti sejthalál, akkor jelentkezett, amikor a környezeti oxigén mennyisége megnövekedett. Megállapították továbbá, hogy a békák végtagjaiban a növekvő érsűrűség szintén sejthalált okozott.

Tanaka és csapata elmagyarázta, hogy az ujjak közötti régió érrendszerrel van tele, és a szövetek sok oxigént biztosítanak, és ennek az oxigénnek a nagy része átalakítható reaktív oxigénfajtákká. Paradox módon, mondta Tanaka, "A reaktív oxigénfajtákat gazembereknek tekintik, például az öregedésben és a meddőségben, ám világossá vált, hogy vannak olyan reaktív oxigénfajta fiziológiai szintek, amelyek az egyes sejtektől függően változnak, és több jelátviteli utat szabályoznak a fejlődés során és a felnőttkori szervezetben."

Tanaka elmondta, hogy míg a magzatburkosoknak és a kétéltűeknek lehetnek szabad ujjaik vagy úszóhártyájuk, a két állatcsoport esetében különböző módon alakulnak ki a végtagok, és ez a változatosság tette lehetővé a különböző végtagok kialakulását. Ide tartoznak az emberi ujjak, a szárcsák és egyéb kacsafajok karéjos lábujjai, és akár az ujjak eltűnése is, például a lovak és tevék esetében.

A jövőben Tanaka tovább kívánja tanulmányozni, hogy a reaktív oxigénfajták milyen szerepet játszanak az embrionális fejlődés során, és hogy az ujjak közötti sejthalálozás integrálódott-e a magzatburkosok végtagfejlődésébe.

Ez olyan jövőbeni kutatásokhoz is vezethet, hogy egyes gyógyszerekben milyen mennyiségben találhatók reaktív oxigénfajták, amelyek szabad gyököket tartalmazhatnak, és fejlődési rendellenességeket okozhatnak az emberekben. (2)

(1) - https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1
(2) - https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190